CN112999805A - 一种新型的湿式喷漆室voc废气升温降湿的技术方案 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案，包括喷漆室、文丘里水槽、浓缩转轮、第一洁净风机以及排烟烟囱，喷漆室文丘里水槽之间连接，文丘里水槽用于去除喷漆室产生的废气中的漆雾，文丘里水槽与浓缩转轮连接，浓缩转轮对废气进行浓缩处理，并吸收废气中VOC成分并转化，浓缩转轮与排烟烟囱相连，排烟烟囱用于将转化后的废气排放，还包括有升温降湿装置，本发明通过由第一洁净风机代替传统的使用燃烧器和换热器组合方式对废气进行升温降湿处理，从而无需再使用燃烧器和换热器对废气进行升温降湿，简化了系统结构的同时，也降低了系统前期的设备投资，极大地降低了设备后期设备运营成本。

Description

一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案
技术领域
本发明涉及技术领域，具体领域为一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案。
背景技术
根据国家环保法规，汽车涂装车间产生的VOC废气需要进行处理才可以排放，其中一种方法为使用浓缩转轮对车间低浓度废气进行浓缩，浓缩后的废气再使用RTO进行燃烧，高温裂解成二氧化碳和水等无害气体进行排放。
浓缩转轮对进入的废气湿度要求较高，当废气相对湿度高于85％时，会降低转轮吸附废气的效率。使用水旋、文丘里结构进行漆雾捕捉的湿式喷漆室，其排放的废气相对湿度较高，可以达到95％以上，在使用转轮对此种废气进行吸附时需要先对废气进行升温降湿以达到废气进入转轮前的湿度要求。
常规的升温降湿方式是使用燃烧器和换热器组合方式对废气进行升温降湿处理，但是此种技术方案不仅会增大设备前期投资，同时会极大增加后期设备运营成本，且系统增加了燃烧器和换热器，系统结构更加复杂，后期设备运行潜在故障点也会增多。
为此，提出一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案，包括喷漆室、文丘里水槽、浓缩转轮、第一洁净风机以及排烟烟囱，喷漆室文丘里水槽之间连接，文丘里水槽用于去除喷漆室产生的废气中的漆雾，文丘里水槽与浓缩转轮连接，浓缩转轮对废气进行浓缩处理，并吸收废气中VOC成分并转化，浓缩转轮与排烟烟囱相连，排烟烟囱用于将转化后的废气排放，还包括有升温降湿装置，升温降湿装置位于文丘里水槽与浓缩转轮之间，升温降湿装置用于对喷气室内产生的废气进行升温降湿处理。
优选的，升温降湿装置为第二洁净风机。
优选的，升温降湿装置为第一洁净风机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案，通过设置喷漆室、文丘里水槽、浓缩转轮、第一洁净风机以及排烟烟囱，其中喷漆室、文丘里水槽、浓缩转轮、第一洁净风机以及排烟烟囱依次相连，其中文丘里水槽用于去除喷漆室产生的废气中的漆雾，浓缩转轮对废气进行浓缩处理，并吸收废气中VOC成分并转化，浓缩转轮与排烟烟囱相连，排烟烟囱用于将转化后的废气排放，在文丘里水槽与浓缩转轮之间设置升温降湿装置，对由文丘里水槽处理后的废气进行升温并降湿，从而使其满足排入浓缩转轮的要求，通过由第一洁净风机代替传统的使用燃烧器和换热器组合方式对废气进行升温降湿处理，从而无需再使用燃烧器和换热器对废气进行升温降湿，简化了系统结构的同时，也降低了系统前期的设备投资，极大地降低了设备后期设备运营成本。
附图说明
图1为本发明的喷漆室排放废气的焓湿参数结构示意图；
图2为本发明的经过文丘里水槽后的废气的焓湿参数结构示意图；
图3为本发明的废气经过升温降湿后的焓湿参数；
图4为本发明的原有系统原理图；
图5为本发明实施例1中改进后的系统原理图；
图6为本发明实施例2中改进后的系统原理图；
图7为本发明实施例3中改进后的系统原理图。
图中：1-喷漆室、2-文丘里水槽、3-燃烧器和换热器、4-浓缩转轮、5-第一洁净风机、6-排烟烟囱、7-第二洁净风机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。普通意义上的VOC就是指挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。
关于VOC的定义种类，各有不同，例如，美国ASTM D3960-98标准将VOC定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物。美国联邦环保署(EPA)的定义：挥发性有机化合物是除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物。
世界卫生组织(WHO，1989)对总挥发性有机化合物(TVOC)的定义为，熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。
有关色漆和清漆通用术语的国际标准ISO 4618/1-1998和德国DIN 55649-2000标准对VOC的定义是，原则上，在常温常压下，任何能自发挥发的有机液体和/或固体。同时，德国DIN 55649-2000标准在测定VOC含量时，又做了一个限定，即在通常压力条件下，沸点或初馏点低于或等于250℃的任何有机化合物。
湿式喷漆室是产生VOC废气的主要来源，喷漆室是提供涂装作业专用环境的设备，在喷漆室中制造的人工环境，能满足涂装作业对环境的温度、湿度、照度、洁净度等的需求；为操作人员创造相对舒适、安全的工作环境；能处理涂装作业的产生的漆雾，保护喷涂物免遭二次污染，换而言之是为了使喷涂涂装时产生的浮游涂料粒子(雾粒)能及时从喷涂的现场带走，以保证喷涂质量。喷漆室需要配备漆雾处理装置，经过漆雾处理装置处理的废气需满足国家排放标准，以防止污染环境。
现有的技术对VOC的处理方法为，通过浓缩转轮对废气进行浓缩并转化处理，浓缩转轮是利用吸附浓缩技术对废气进行处理的一种装置，吸附浓缩是将吸附浓缩单元和热氧化单元有机地结合起来的一种方法，主要针对大风量、低浓度的有机废气，经吸附净化并脱附后转换成小风量、高浓度的有机废气，对其进行热氧化处理，并将有机物燃烧释放的热量有效利用。
吸附浓缩的主要产品：分子筛吸附浓缩、蜂窝活性炭吸附浓缩、活性炭纤维吸附浓缩；以及活性炭颗粒吸附浓缩。
按设备又可分为：床式吸附脱附浓缩和转轮式吸附脱附浓缩。
密封系统分处理和再生两部分，其中的废气成分被吸附剂所吸附，废气被净化而排空，吸附剂逐渐趋向吸附饱和。同时，在再生区，高温空气穿过吸附剂，已吸附的废气被脱附并由高温空气带走，从而恢复吸附剂的吸附能力，脱附的高温气体进入RTO/CO氧化装置进行氧化处理。
因此，由喷漆室产生的废气需要进行升温处理，同时，由于由喷漆室拍出的废气中会含有一定的漆雾，需要将废气通入水槽以清除漆雾，但这会使得处理过后的废气湿度较大，浓缩转轮对气体湿度具有一定要求，当湿度过大时，浓缩转轮的净化效率会出现极大的下降，因此，需要对气体进行降湿处理。
如图4所示，传统的处理方法为在水槽与浓缩转轮4之间设置燃烧机和换热器，从而对气体进行升温降湿，而此种方式存在一定弊端，不仅会增大设备前期投资，同时会极大增加后期设备运营成本，且系统增加了燃烧器和换热器，系统结构更加复杂，后期设备运行潜在故障点也会增多。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案，包括喷漆室1、文丘里水槽2、浓缩转轮4、第一洁净风机5以及排烟烟囱6，喷漆室1文丘里水槽2之间连接，所述文丘里水槽2利用文丘里效应而设计的吸附水槽，文丘里效应，也称文氏效应，此现象以其发现者，意大利物理学家文丘里(Giovanni BattistaVenturi)命名。该效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比。而由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里现象。通俗地讲，这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。利用这种效应可以制作出文丘里水槽，文丘里水槽2用于去除喷漆室1产生的废气中的漆雾，防止漆雾进入浓缩转轮4内部，文丘里水槽2与浓缩转轮4连接，浓缩转轮4对废气进行浓缩处理，并吸收废气中VOC成分并转化，浓缩转轮4与排烟烟囱6相连，排烟烟囱6用于将转化后的废气排放，如图4所示，传统设计中，还包含有第一洁净风机5，第一洁净风机5为装置内废气提供动力，让废气流经系统，最终由排烟烟囱6排出，还包括有升温降湿装置，升温降湿装置位于文丘里水槽2与浓缩转轮4之间，升温降湿装置用于对喷气室1内产生的废气进行升温降湿处理，使得喷漆室1内部气体符合规定的湿度以及温度。
工作原理：本发明工作时，由喷漆室1产生的带有漆雾的废气经过文丘里水槽2，由文丘里水槽2除去废气中烟雾后，经过升温降湿装置对废气进行升温降湿，废气湿度以及温度符合标准后，进入浓缩转轮4进行浓缩转化，由第一洁净风机5吹入排烟烟囱6，最终由排烟烟囱6排出。
实施例2
请参阅图6，本发明提供一种技术方案：一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案，包括喷漆室1、文丘里水槽2、浓缩转轮4、第一洁净风机5以及排烟烟囱6，喷漆室1文丘里水槽2之间连接，所述文丘里水槽2利用文丘里效应而设计的吸附水槽，文丘里效应，也称文氏效应，此现象以其发现者，意大利物理学家文丘里(Giovanni BattistaVenturi)命名。该效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比。而由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里现象。通俗地讲，这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。利用这种效应可以制作出文丘里水槽，文丘里水槽2用于去除喷漆室1产生的废气中的漆雾，防止漆雾进入浓缩转轮4内部，文丘里水槽2与浓缩转轮4连接，浓缩转轮4对废气进行浓缩处理，并吸收废气中VOC成分并转化，浓缩转轮4与排烟烟囱6相连，排烟烟囱6用于将转化后的废气排放，如图4所示，传统设计中，还包含有第一洁净风机5，第一洁净风机5为装置内废气提供动力，让废气流经系统，最终由排烟烟囱6排出，还包括有升温降湿装置，升温降湿装置位于文丘里水槽2与浓缩转轮4之间，升温降湿装置用于对喷气室1内产生的废气进行升温降湿处理，使得喷漆室1内部气体符合规定的湿度以及温度。
具体而言，升温降湿装置为第二洁净风机，废气先经过第二洁净风机7，再进入转轮进行吸附，废气经过第二洁净风机7后，由于风机对废气做功，废气会有2℃左右的温升，温升后废气的相对湿度会下降到85％以下，满足转轮对废气的相对湿度要求，详细计算以及实验数据如下：喷漆室排放的废气温湿度为：23℃，65％相对湿度，详细数据见图1。经过文丘里水槽去除漆雾后，废气是等焓加湿过程，其相对湿度提升到95％，温度下降到19℃，详细数据见图2。废气经过第一洁净风机(2600pa)时，第一洁净风机对其做功，废气会有2.6℃的温升，具体温升计算公式如下：
Figure BDA0002957956650000061
式中：L-风量，m3/h；H-风压，Pa；
η-电动机安装位置的修正系数，当电动机安装在输送气流内时，η＝1.0；安装在气流外时，η＝η2；
η1-通风机的全压效率(应取实际值)；η2-电动机的效率，一般η2＝0.8～0.9；
废气经历升温降湿后，其绝对湿度不变，相对湿度会降低到80.9％，满足转轮对废气的相对湿度要求。，从而将传统装置中的燃烧器和换热器更换为第一洁净风机，从而减小了设备前期投资，同时会降低后期设备运营成本，且系统减少了燃烧器和换热器，系统结构更加简单，后期设备运行潜在故障点也随之减少。
工作原理：本发明工作时，由喷漆室1产生的带有漆雾的废气经过文丘里水槽2，由文丘里水槽2除去废气中烟雾后，经过第二洁净风机7进行升温降湿，废气湿度以及温度符合标准后，进入浓缩转轮4进行浓缩转化，由第一洁净风机5吹入排烟烟囱6，最终由排烟烟囱6排出。
实施例3
请参阅图7，本发明提供一种技术方案：一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案，包括喷漆室1、文丘里水槽2、浓缩转轮4、第一洁净风机5以及排烟烟囱6，喷漆室1文丘里水槽2之间连接，所述文丘里水槽2利用文丘里效应而设计的吸附水槽，文丘里效应，也称文氏效应，此现象以其发现者，意大利物理学家文丘里(Giovanni BattistaVenturi)命名。该效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比。而由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里现象。通俗地讲，这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。利用这种效应可以制作出文丘里水槽，文丘里水槽2用于去除喷漆室1产生的废气中的漆雾，防止漆雾进入浓缩转轮4内部，文丘里水槽2与浓缩转轮4连接，浓缩转轮4对废气进行浓缩处理，并吸收废气中VOC成分并转化，浓缩转轮4与排烟烟囱6相连，排烟烟囱6用于将转化后的废气排放，如图4所示，传统设计中，还包含有第一洁净风机5，第一洁净风机5为装置内废气提供动力，让废气流经系统，最终由排烟烟囱6排出，还包括有升温降湿装置，升温降湿装置位于文丘里水槽2与浓缩转轮4之间，升温降湿装置用于对喷气室1内产生的废气进行升温降湿处理，使得喷漆室1内部气体符合规定的湿度以及温度。
具体而言，升温降湿装置为所述第一洁净风机5，即将原有的第一洁净风机5的位置移动，放置在文丘里水槽2与浓缩转轮4之间，从而在原设备基础上，减少了燃烧器和换热器3，在保留了实施例2中优势的基础上，进一步减少了装置的复杂度，从而节省了能源。
工作原理：本发明工作时，由喷漆室1产生的带有漆雾的废气经过文丘里水槽2，由文丘里水槽2除去废气中烟雾后，经过第二洁净风机7进行升温降湿，废气湿度以及温度符合标准后，进入浓缩转轮4进行浓缩转化，最终由排烟烟囱6排出。
针对湿式喷漆室常规的升温降湿处理方式存在的问题，本发明提出全新的技术方案，通过改变第一洁净风机在系统中的布局来实现废气的升温降湿，无需再使用燃烧器和换热器对废气进行升温降湿，简化了系统结构的同时，也降低了系统前期的设备投资，极大地降低了设备后期设备运营成本。
原有的系统设计方案为第一洁净风机在转轮后，现技术方案为将第一洁净风机放置在转轮前，废气先经过第一洁净风机，再进入转轮进行吸附，废气经过第一洁净风机后，由于风机对废气做功，废气会有2℃左右的温升，温升后废气的相对湿度会下降到85％以下，满足转轮对废气的相对湿度要求。
以九院2019年在四川一汽丰田总承包的VOC废气处理系统为例，其计算过程如下：
喷漆室排放的废气温湿度为：23℃，65％相对湿度，详细数据见图1。经过文丘里水槽去除漆雾后，废气是等焓加湿过程，其相对湿度提升到95％，温度下降到19℃，详细数据见图2。废气经过第一洁净风机(2600pa)时，第一洁净风机对其做功，废气会有2.6℃的温升，具体温升计算公式依据见公式一，废气经历升温降湿后，其绝对湿度不变，相对湿度会降低到80.9％，满足转轮对废气的相对湿度要求。
利用风机代替燃烧机和换热器的组合对废气进行升温降湿，可以节约设备投资成本及后续运营成本，仍以九院2019年在四川一汽丰田总承包的VOC废气处理系统为例，总处理VOC废气量为700000Nm3/h，一共分为5套系统，按照原系统方案需要5套燃烧机加换热器的组合设备，每套设备组合成本约为15万元，使用此种新型的VOC废气升温降湿的技术方案共可以节省设备投资75万元。同时，如果使用燃烧机和换热器的组合来给废气进行升温降湿，若想要将废气提升2.6℃，所需能源为660kw，按照每天生产20h，每年生产300天计算，一年可节约3960000kwh的电量。
通过改变第一洁净风机位置的方法，对废气进行升温降湿，可以取消原本用于升温降湿的燃烧机和换热器，此种方法可以节约投资成本及运营成本，系统结构的简化也会增高系统稳定率，提高车间生产稳定率，提高产品质量。同时，第一洁净风机前置会使转轮内洁净区由负压区变为正压区，与转轮内脱附区相同都为正压区，这样可以避免转轮内脱附区的高温气体外溢，提高转轮脱附区密封材料的使用寿命，进一步节省运营成本。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案，包括喷漆室(1)、文丘里水槽(2)、浓缩转轮(4)、第一洁净风机(5)以及排烟烟囱(6)，喷漆室(1)文丘里水槽(2)之间连接，文丘里水槽(2)用于去除喷漆室(1)产生的废气中的漆雾，文丘里水槽(2)与浓缩转轮(4)连接，浓缩转轮(4)对废气进行浓缩处理，并吸收废气中VOC成分并转化，浓缩转轮(4)与排烟烟囱(6)相连，排烟烟囱(6)用于将转化后的废气排放，其特征在于：还包括有升温降湿装置，升温降湿装置位于文丘里水槽(2)与浓缩转轮(4)之间，升温降湿装置用于对喷气室(1)内产生的废气进行升温降湿处理。
2.根据权利要求1的一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案，其特征在于：升温降湿装置为第二洁净风机(7)。
3.根据权利要求2的一种新型的湿式喷漆室VOC废气升温降湿的技术方案，其特征在于：升温降湿装置为所述第一洁净风机(5)。
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